怀九河小型水体生态修复工程效果研究

随着我国经济社会的发展,河流生态问题也愈发突显,河流的生态治理和恢复已经成为一个热点。为研究欧盟面向小型水体的生态修复技术在我国的实际应用效果,选取了北京市怀九河的生态修复河段,从2010—2014年进行了为期5a的动态监测研究。监测内容包括河流水文地貌形态、河流水质和物种多样性,其中河流水文地貌形态调查采用实地观测法每年1次,河流水质调查选取12个监测断面每年7月进行,物种多样性采用样方法、电捕法、浮游生物网法等每年7月一次。研究结果显示:河段施工完成后,河流水文地貌形态有逐年变好的趋势,说明河段的小型水体生态修复工程措施对河流水文地貌形态的恢复具有促进作用;从河水浊度、氨氮含量和化学需氧量三个方面分析得出河流水质5a内持续改善;5a内物种多样性持续上涨,说明小型水体生态修复工程能够提高物种多样性;数据显示2013—2014年各项研究数据变化不显著,综合研究结果认为小型水体生态修复措施对河流生态系统的修复效果在完工后的5a左右趋于稳定。     

太湖流域河网水体生态修复工程及其效果

[目的]对太湖流域河网水体生态修复工程及其效果进行对比分析,为该流域环境管理及水质改善提供基础。[方法]以太湖流域的夏庄浜、洛西河、凤沟河三条河流为例,通过在河道中分别实施复合塔式生物滤池处理工艺、五级负荷削减治理工艺、生态景观修复工艺,对3个工程的运行效果进行比较,研究出适用于流域河网地区的生态修复技术。[结果]三条河流生态修复工程的处理效果由强到弱依次为:夏庄浜洛西河凤沟河,由此可得3种生态修复工艺的去除污染物能力顺序为:复合塔式生物滤池处理工艺五级负荷削减治理工艺生态景观修复工艺。[结论]污染物去除效果表明,3种工艺对河道中氮、磷等污染物质的去除效果均较好,并具有良好的生态景观效果,通过进一步优化,可形成适用于河网地区的水质改善关键技术。     

矿区生态修复过程中不同立地类型土壤水动力学特性

[目的]揭示矿区不同立地土壤水动力学特性及其影响因素,为矿区生态环境恢复治理提供科学依据。[方法]基于矿区不同立地类型土壤水分特征曲线、非饱和导水率、孔隙度与紧实度等监测试验,揭示不同立地类型土壤持水性、有效水含量和导水特性等变化规律。[结果]土壤持水性和供水性在受损区<修复3a区<修复5a区<修复10a区<修复15a区<未干扰区,但修复区20—40cm土壤持水性、供水性较0—20cm土壤低,修复效果不明显;土壤结构改善效果遵循受损区<修复区<未干扰区的变化规律,且修复区亚表层土壤结构改善效果不明显。采用指数函数拟合吸力和非饱和导水率效果较好(r2>0.95),相同吸力下,容重大而非饱和导水率较小;非饱和导水率和容重呈负相关,和孔隙度呈正相关且相关性随吸力增加降低。矿区0—20cm易有效含水量呈现受损区<修复3a区<修复5a区<修复10a区<未干扰区<修复15a区,但修复区20—40cm土层易有效水含量较0—20cm小。[结论]土壤易有效水含量和容重、紧实度呈负相关关系,与总孔隙度、黏粒含量呈正相关关系。修复后土壤结构有所改善,持蓄调节水分能力有所提高。     

不同排水体制下城市河流水质对滨岸带用地变化的响应

[目的] 探讨城市不同排水体制地区河流水质对滨岸带用地变化的响应,为以水环境提升和生态修复为目标导向的城市河流滨岸带规划和开发提供科学参考。 [方法] 以上海市苏州河为例,基于2018年水质与土地利用数据,运用生态景观格局结合冗余分析方法,定量探究河流水质在不同排水体制、不同滨岸带宽度上对用地变化的响应关系。 [结果] ①由自排区至强排区,苏州河滨岸用地结构、水质体现出明显时空差异,汛期水质(4—10月)劣于非汛期,自排区水质整体优于强排区; ②自排区滨岸带水域、农业用地景观斑块密度在100—600 m的宽度上显著影响水质变化; ③强排区滨岸带生态用地比例和斑块优势度是影响水质变化的关键因素,生态用地景观指数分别在100—1 200 m的滨岸带宽度上对水质产生显著影响; ④滨岸带用地在强排区1 200 m宽度上对水质变化解释能力最大(56.9),且解释能力总体高于自排区。 [结论] 自排区与强排区河流滨岸带对水质空间变化影响的关键变量存在显著差异,强排区滨岸带景观要素对水质变化影响的程度较自排水区更强,范围更大。     

卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区金矿生态恢复区的土壤理化性质和植被群落特征

[目的] 调查实施生态修复措施后的矿区土壤状况与植物群落的恢复情况,为矿区修复治理措施提供评价依据。[方法] 以新疆卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区的金矿生态恢复区为研究对象,通过样方法和室内试验,进行研究区植被特征、植物群落多样性调查和土壤理化性质检测分析。[结果] 与原生对照区相比,经过生态修复工作的金矿生态修复区土壤pH值、电导率、有机质、总氮、全钾的含量普遍较低;植物物种较少,以人为撒播草种的藜科植物占优势;植物群落多样性指数低,与原生对照联系紧密;植物群落主要受土壤有机质、有效磷、速效钾等含量的影响。[结论] 在进行生态修复措施后,青河大沙沟和富蕴大沙沟的土壤理化性质和植物群落改善较明显,恢复效果显著。金矿恢复区由于恢复时间较短,所以植物种类稀少,群落稳定性低,土壤理化性质的含量普遍不高,还需要时间进行恢复。     

荒漠草原金属矿区NDVI时空动态变化与生态质量评价

[目的]采用遥感技术明确草原金属矿山开采的影响范围,综合评价矿区及影响区生态质量,为草原矿山及周边区域的生态修复与环境保护提供科学依据。[方法]以地处生态脆弱区荒漠草原的金矿区为研究对象,基于长时间序列遥感数据分析研究区植被指数动态变化特征,采用遥感生态指数(RSEI)对研究区生态质量进行综合评价。[结果]研究确定荒漠草原金矿开采影响区为矿区边界向外半径5 km范围内;矿山开采期间(2009—2021年)研究区NDVI值呈波动性增加,井工开采运行期矿区内NVDI年平均值比露天开采运行期提高了51.9%,露天开采对研究区植被影响更大;矿区及影响区遥感生态指数表现出先增加后减小随后趋于稳定的变化规律,整体以不显著增加为主;根据遥感生态指数的空间分布,矿区及影响区生态环境质量较差的区域主要为排土场及周边区域。[结论]荒漠草原金矿开采对周边植被的影响主要集中在5 km范围内。采取边开采边治理的生态修复方式能使矿区及影响区的生态环境逐步得到改善。荒漠草原金矿生态建设过程中,应重点加强排土场及周边区域的生态修复与环境治理。     

石笼网技术在河道拦水坝建设中的应用

石笼网具有透水性好、柔韧性好、耐腐蚀、整体性好、景观效果好、施工简单等优点,近年在河道生态治理工程中得到广泛应用。以滦平县伊逊河河道生态治理工程为例,介绍了石笼网在河道拦水坝建设中的应用,并分析了石笼网拦水坝对河道生态环境的影响。分析得知石笼网拦水坝可有效拦截河道上游泥沙、增加生物多样性、改善河流水质、提升河道景观,适合在河道生态治理中广泛应用。     

广州市牛栏河近自然状况研究

[目的]揭示牛栏河的生态现状,为今后生态治理和修复工程提供依据。[方法]通过对研究河段的水质状况、河岸带状况和污染来源等进行实地调查,并采用综合评价方法对调查数据进行评价。[结果]牛栏河整体近自然状况较好,研究河段8—10号河段均处于自然状态,3,5—7号河段均处于近自然状态,1,2,3号河段均处于退化自然状态;牛栏河总体水质较差,继续进行河流的生态修复与治理,有由下游到上游逐渐变好的趋势。[结论]研究河段的主要污染源为养殖粪便污染、生活垃圾污染以及生活污水污染,在今后牛栏河的治理中应着重考虑这些问题。     

密云水库2008-2019年水生态服务功能评价

[目的] 对重要饮用水源地密云水库水生态服务功能的动态变化及其受南水北调工程的影响进行分析,为该水库生态系统平衡和水资源保护提供依据。[方法] 运用市场价值法、替代工程法、替代成本法、碳交易法、支付意愿法、比例折算法和成果参照法,定量研究密云水库水资源供给,提供水产品,调蓄洪水,增加湿度,夏季降温,净化水质,涵养水源,固定CO₂,释放O₂,保护生物多样性,旅游休闲和科研教育等生态服务价值的变化情况。[结果] 2008—2019年密云水库水生态服务价值介于709.96～1 003.60亿元之间,呈先小幅波动后增大的趋势,其中,支持服务价值（尤其是保护生物多样性）占主导地位（64%～80%）;调节服务价值处于次要地位（18%～33%）,主要表现为涵养水源、增加湿度、夏季降温和调蓄洪水;供给服务价值和文化服务价值合计比例不足5%。南水北调工程使密云水库的增加湿度价值、夏季降温价值、涵养水源价值、净化水质价值、旅游休闲价值、科研教育价值和水生态服务总价值极显著提升（p<0.01）,调蓄洪水价值极显著下降（p<0.01）。[结论] 密云水库水生态服务功能除了取决于气候等自然因素外,还受南水北调工程、交通便利程度等人为因素的影响。建议加强密云水库水量水质监测和文化生态潜能开发,以保障北京市饮用水储备安全可靠。     

土壤生物工程在北京河流生态恢复中的应用研究

为了研究土壤生物工程措施在河流生态修复中效果,选择北京怀九一渡河段裸露坡岸为研究对象,针对该河段坡面存在着溅蚀,面蚀,沟蚀及侧渗侵蚀等土壤侵蚀现象,采用扦插、生物垫和梢捆3种土壤生物工程措施对河流岸坡进行治理,分别对施工4个月、8个月后植物的生长特征、稳固岸坡效果进行了调查观测,结果表明:在不同土壤生物工程措施下,成活金丝柳的生长情况均达到较高水平,但在以水分、覆土过厚等制约因素下,金丝柳的生长表现出明显差异;扦插措施根系扎根深,易成活,对深层土壤的加固作用良好;土壤生物工程施工后河流岸坡植物快速恢复,生物多样性增加。最后总结了北京地区土壤生物工程施工以及后期管理防护中的注意问题,以期为北京地区河流的生态治理提供一定的技术指导和理论支持。     

基于农户生计和水资源高效利用的黑河流域生态治理政策研究

[目的]分析影响黑河中游地区生态输水治理工程可持续发展的潜在因素,为该地区生态环境修复提供科学依据。[方法]通过问卷调查的方式对样本区550户农户进行调查,并采用逻辑回归分析方法对问卷数据进行建模分析。[结果]中游农户对生态输水治理工程持认可态度,但大部分农户考虑到成本效益、土地规模和灌溉技术等条件的限制,不愿意发展节水农业;同时项目对农户生计造成一定影响。[结论]黑河生态输水治理工程对节水农业投入不足,水资源短缺形式依然严峻;农户生计受到一定影响,加大了生态治理成果维护的风险。因此,在进行生态输水治理的同时,要建立流域水资源生态补偿机制,扶持节水农业发展,改善农户生计多样化,实现农户生计安全和环境保护的良性互动。     

开发建设项目生态修复环境效益评价

[目的]近年来煤炭等开发建设项目引起的环境问题日渐成为全社会关注的焦点,评价生产建设项目生态修复效益,量化生产建设项目水土保持生态工程的效果,旨在为今后开发建设项目评价提供可参考的技术与经验。[方法]以陕西省子长县永兴煤矿资源整合项目为例,建立开发建设项目水土保持生态修复效益评价体系,计算了各评价指标在不同建设时期的隶属度值,分别采用主成分分析法和层次分析法计算指标权重,并根据拉格朗日乘子法对指标权重进行了综合,最后采用生态效益指数对开发建设项目生态修复环境效益进行综合评价。[结果]考虑了主客观信息在内的拉格朗日乘子法计算得到的综合权重能够反映出开发建设项目各建设时期不同指标的特点;基于综合权重计算得到的生态效益指数显示该项目在建设前期生态效益指数最高,而试运行期的生态效益指数0.392高于施工期0.318,表明生态修复工程在试运行期开始发挥了水土保持效益。[结论]提出的生态修复效益评价体系及方法可行,可以为其他生产建设类项目生态效益评价提供一定的参考。     

基于MOD16的北洛河流域蒸散发空间格局演变研究

[目的]探究北洛河流域地表实际蒸散发年际和年内的时空变化特征,为该区域的生态基准与生态需水量研究、退耕还林效果研究提供理论依据。[方法]基于北洛河流域2000—2014年MOD16遥感数据、气象数据、水文数据和2011年土地利用数据,采用流域水量平衡法、均值法、标准差法和线性趋势法进行蒸散发(ET)时空变化特征分析。[结果]流域年蒸散量在波动中缓慢上升,波动范围为395.4~517.4mm/a,15aET均值为446.74mm/a,年内蒸散量呈单峰型分布,季节性变化特征明显,地表蒸散主要集中在5—9月,最高值出现在8月;经与北洛河流域的实测降水空间插值结果比较,MOD16-ET估算结果的相对误差均值为12.04%,相关系数达到0.81;流域内上游至下游的ET剖面线波动明显,呈不规则的"波动曲线"形态;流域内ET值年际变化空间分布特征明显,中游和上游地区以增加趋势为主,下游以减少趋势为主。[结论]近15a来北洛河流域蒸散发整体呈现增大趋势,主要驱动因素为人类活动,尤其是退耕还林和水土保持等工程的实施。     

黄河中游地区生态恢复对流域水资源的影响

[目的] 研究黄河中游地区生态恢复对水资源的影响,为流域生态保护和高质量发展提供科学依据。[方法] 利用GIMMS NDVI、ET、土壤水分、地表径流等相关水文数据,基于趋势分析和双累积曲线等方法,探讨生态恢复前后黄河中游地区蒸散发、土壤水分、地表径流的时空变化特征。[结果] 1982-2018年,黄河中游地区植被覆盖度增加了29.72%;在黄河中游地区植被覆盖度增加1%,蒸散发量增加了3~4 mm;在生态恢复区土壤水分呈下降趋势,下降速率为0.001 3%/a;各站点的平均径流量在1961-2018年呈逐年下降趋势,以生态恢复为代表的人类活动对径流量下降起到重要作用。[结论] 由于生态恢复和暖干化的气候背景,黄河中游水资源严重短缺。建议后续黄河中游生态恢复综合考虑水资源,减少人为干扰,以自然植被恢复为主。     

乡村河道生态修复技术评价与选择

[目的]探讨乡村河道生态修复技术综合评价方法,为乡村河道生态修复技术选择提供理论依据。[方法]采用模糊层次综合评价法,从经济效益、社会及生态环境效益、对河道基本功能的影响、污染情况、自然条件等5个方面,系统地构建了乡村河道生态修复技术评价的指标体系。[结果]合肥市派河紫蓬镇河段4种生态修复技术综合评价值分别为:植物修复85.058,河道曝气70.255,人工湿地73.456,生态浮床68.018,表明应选择植物修复技术进行生态修复。[结论]应用模糊层次分析法所建立的生态修复技术评价体系全面客观,结合所确定的选择标准可为乡村河道选择适宜的生态修复技术提供参考。     

汉江流域水源涵养功能的关键生态修复区识别与植被优化配置

[目的]识别汉江流域水源涵养关键生态修复区,进行植被优化配置和生态修复效果的验证,为生态修复工程实施范围提供科学依据。[方法]主要利用InVEST模型,估算2020年水源涵养量,通过水源涵养功能强弱识别关键生态修复区,将水源涵养弱功能区内有林地、灌木林、草地、未利用地和25°坡以上的耕地区域作为修复区,对修复区进行林地适宜性评价,依据林地适宜性评价结果完成各土地覆盖类型之间的优化配置,模拟完成配置后修复区的水源涵养功能,并与配置前进行比较。[结果]植被优化配置后,修复区产水量降低了6.97%,水源涵养总量提高了14.96%。[结论]汉江流域通过植被优化配置手段提升水源涵养功能具有一定的潜力,未来应在水源涵养功能的基础上同时考虑其他生态服务功能,进行汉江流域修复区识别,以便采取更全面的修复措施来解决汉江流域的生态问题。     

北京市门头沟区采砂废弃地治理遥感评价

[目的]对北京市门头沟区采砂废弃地治理进行遥感评价,为北京市政府进行采砂废弃地这一典型退化生态系统的生态修复和景观重建提供依据。[方法]基于门头沟区采砂废弃地遥感影像及实地调研,对各采砂废弃地的规划利用方向进行分类,同时利用综合指数法、GIS分析法和专家打分法等景观评价方法,选取相应的评价因子建立评价模型,对门头沟区采砂废弃地的生态治理效果进行综合评价。[结果]门头沟区采砂废弃地规划利用方式为公共绿地及公园、自然生态恢复区、建设用地、基本农田、河道综合治理区5大类别,治理效果表现为:公共绿地及公园河道综合治理基本农田建设用地自然生态恢复区。[结论]门头沟区治理近10a来,采砂废弃地规划利用及生态修复取得了显著成效,总体生态治理效果达到近理想的状态,其中公共绿地及公园的治理效果接近理想状态,无论从植被覆盖度还是景观协调度方面都体现出更好的恢复效果,而自然生态恢复方式效果一般,对采砂废弃地不宜采取该种方式。     

基于LUCC的汤浦水库流域生态价值变化过程研究

[目的]探究水库开发建设及管理活动对汤浦水库流域土地利用及生态环境效应的影响,为水源地水库污染防治及运行管理提供参考。[方法]通过ENVI遥感解译水库流域从建库前至今5个不同时期的土地利用状况,分析水库流域LUCC转移矩阵和生态价值指数,并基于ArcGIS空间分析,对流域内主要污染监测控制区进行识别,同时对水库流域内现有居民搬迁后流域生态价值指数变化趋势进行预测。[结果]流域主要LUCC表现为林地—草地—林地;近20 a流域生态价值指数呈N字形趋势,在2008年达到最高,流域中部山地林区的生态价值指数高于其他区域且生态价值较为稳定;流域重点监控区应设在沿S212省道东西走向一段及王坛镇区域;逐步实施流域生态搬迁以后,流域相对生态价值指数上升趋势先慢后快。搬迁地的生态价值指数由0.015增加至0.081,相应的,全流域的生态价值指数提高11.2%。[结论]水库流域近20 a生态环境保护良好,退耕还林工程的实施以及人类活动是影响水源地水库保护区生境质量变化的主要原因。